高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器的探討

文摘：對高點(diǎn)火油干式變壓器的特點(diǎn)和結構進(jìn)行了分析和說(shuō)明，并對高點(diǎn)火油干式變壓器的經(jīng)濟效益進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞：高點(diǎn)火油干式變壓器；結構；1概述目前，無(wú)論是發(fā)達家還是發(fā)展中家，干式配電變壓器都存在安全和環(huán)保問(wèn)題，已成為制約工業(yè)電力可持續發(fā)展的一個(gè)因素，受到全行業(yè)的密切關(guān)注。2003年，內外發(fā)生了大量停電事故，不僅影響了人們的正常生活，也影響了人們的生活質(zhì)量。當人們關(guān)注電網(wǎng)時(shí)，可能沒(méi)有意識到配電網(wǎng)中終端設備配電干式變壓器的安全隱患和環(huán)境保護問(wèn)題。城鄉電網(wǎng)改造后，配電變壓器的性能和運行質(zhì)量有所提高，但仍存在很大隱患。大致有以下幾個(gè)問(wèn)題：1。根據目前農村電網(wǎng)的一般特點(diǎn)，負荷率大部分時(shí)間在30 ~ 40，但在高峰期往往會(huì )出現過(guò)載。與此同時(shí)，經(jīng)濟的快速發(fā)展和居民用電需求的增長(cháng)速度超過(guò)了電網(wǎng)建設的速度。雖然配電變壓器有報警和保護裝置，但干式變壓器即使報警或跳閘后也不能在短時(shí)間內更換，導致配電變壓器過(guò)載和燒毀。3.配電變壓器過(guò)載較大的隱患是有著(zhù)火的可能，燃燒時(shí)會(huì )產(chǎn)生有害氣體。對環(huán)境和人造成嚴重損害。隨著(zhù)兩網(wǎng)改造和電網(wǎng)的不斷發(fā)展，配電干式變壓器的消耗量急劇增加，配電變壓器使用壽命結束后的環(huán)保和回收將成為一個(gè)嚴重的問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，可以使用高點(diǎn)火油干式變壓器。先先，利用普通絕緣紙和高燃點(diǎn)油混合絕緣技術(shù)，對傳統干式變壓器進(jìn)行改造。改造后的干式變壓器容量顯著(zhù)增加，負荷下降時(shí)損耗較低，峰值負荷時(shí)可提供容量。其次，用nomex絕緣紙和高點(diǎn)火油生產(chǎn)高點(diǎn)火油干式變壓器。高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器可廣泛應用于城市住宅區、酒店、商場(chǎng)、地鐵、機場(chǎng)等要求高安全性、防火性、低噪聲的重要場(chǎng)所，屬于綠色環(huán)保干式變壓器。2高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器的特點(diǎn)1)耐燃防爆性高：高燃點(diǎn)絕緣油燃點(diǎn)高，達到310；普通油165。同時(shí)，它還具有阻燃、燃燒能力低的特點(diǎn)。而杜邦Nomex絕緣紙的耐熱等級為C(即220)，燃點(diǎn)在氧極限指數以下。高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器適用于防火防爆要求高的場(chǎng)合。在這些場(chǎng)合下，干式變壓器不僅具有阻燃性的特點(diǎn)，而且可以進(jìn)行日常檢修和維護。因此，它具有環(huán)境安全性和長(cháng)期可持續運行。高點(diǎn)火油干式變壓器的應用可以大大降低干式變壓器的事故率，同時(shí)提高事故干式變壓器的重復利用率；2)高絕緣：高燃點(diǎn)絕緣油絕緣性能高，電氣絕緣性能高，可用于高電壓等級，減少相應的絕緣距離。絕緣油的絕緣強度在所有規格上都超過(guò)常規干式變壓器油。使用高燃點(diǎn)絕緣油的干式變壓器和使用常規油的干式變壓器在制造時(shí)采用相同的絕緣標準。這種絕緣油的絕緣強度在電氣設備的使用溫度范圍內幾乎沒(méi)有變化；同時(shí)，其沖擊擊穿電壓也很優(yōu)異。絕緣油的典型值大于300千伏，而常規干式變壓器油的較低規格為145千伏，因此它具有很高的絕緣可靠性和承受三相突然短路電流的能力 #p#分頁(yè)標題#e#

長(cháng)期使用可以避免換油和維護，克服現有普通換油的缺點(diǎn)，節約運行成本。4)噪音低：由于油的粘度高，為8.610-6m2/s(100度)，能在一定程度上抑制干式變壓器的噪音，比普通油浸式變壓器低2-3db。5)運行成本低：考慮到干式變壓器的整個(gè)生命周期，高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器的低功率損耗意味著(zhù)比干式變壓器有很大的節約。運營(yíng)成本低。主要表現在重量輕、體積小、油耗少、可燃性低、安全性高、容量提高、損耗降低。它可以減少體積和重量，增加過(guò)載能力，提高可靠性，對環(huán)境幾乎沒(méi)有影響，比普通系統更安全。一旦從絕緣系統中去除低溫材料，線(xiàn)圈的溫度上限一般可達115至125。干式變壓器重量和體積明顯減少30 ~ 50%，干式變壓器油耗降低，每千瓦干式變壓器重量降低。在銷(xiāo)售價(jià)格上，高燃點(diǎn)的油干式變壓器僅為干式變壓器價(jià)格的0.6倍，從而達到節約成本的目的。6)高過(guò)載運行能力：與干式變壓器相比，高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器具有更好的雷電脈沖和開(kāi)關(guān)浪涌耐受能力以及系統的長(cháng)期過(guò)載運行耐受能力。高燃點(diǎn)油在抗沖擊性和耐壓方面優(yōu)于普通干式變壓器油，其絕緣強度高于普通干式變壓器油，因此無(wú)需增加絕緣厚度。7)綠色環(huán)保：高燃點(diǎn)油，完全可生物降解，無(wú)毒。土壤中生長(cháng)的微生物將其分解為食物鏈的一部分，因此高燃點(diǎn)絕緣油不會(huì )在環(huán)境中長(cháng)時(shí)間積累。它是從石油中提取的，其成分是100%的碳氫化合物，完全可生物降解，無(wú)毒，對人體和環(huán)境無(wú)害，可回收利用。油本身的工作溫度遠低于其耐溫等級，可以處理回收。處理后的垃圾可以被土壤中的微生物分解，沒(méi)有毒性，因此不會(huì )在環(huán)境中長(cháng)期積累而造成污染。Nomex使用壽命結束后可分解回收，絕緣性能和機械強度遠優(yōu)于普通電纜紙。3高點(diǎn)火油干式變壓器的結構特點(diǎn)1)三柱干式變壓器的組成與常規10kv干式變壓器相同。芯體采用三相結構，芯塊采用全斜三級接頭疊加工藝。設計車(chē)身時(shí)，主要考慮機械強度和抵抗突然短路的能力。為此，芯夾采用槽鋼整體焊接加強板的結構，克服了過(guò)去用槽鋼夾芯時(shí)槽鋼的應力變形和無(wú)法夾住芯板的問(wèn)題，提高了夾具的抗彎強度，防止了夾具的變形，使芯板

能夠有效夾緊，降低了因鐵心疊片間隙過(guò)大引起的漏磁通，降低了鐵心附加損耗。2）在器身高低壓繞組套裝時(shí)，高低壓繞組間的套裝間隙，采用成型撐條撐緊，低壓繞組與鐵心間的套裝間隙，采用成型膠木棒撐緊，高低壓繞組下部采用托板托起線(xiàn)圈，上部采用壓板通過(guò)上夾件與下夾件間的螺桿壓緊線(xiàn)圈。保證了干式變壓器器身具有很高的機械強度，同時(shí)在設計時(shí)充分考慮其安匝平衡的要求，通過(guò)理論計算，使高壓繞組的安匝分布均勻，從而提高了其抗突發(fā)短路的能力。3）對于10kv配電干式變壓器：低壓繞組設計考慮到其大電流，抗沖擊性能的要求，選用銅箔繞制，結構為圓筒層式；高壓繞組也采用層式線(xiàn)圈，層式線(xiàn)圈的特點(diǎn)是填充系數高，抗沖擊性能好,是小容量干式變壓器較佳結構的線(xiàn)圈。4）對于35kv電力干式變壓器，低壓繞組選用餅式結構，其機械性能強。結構為連續式，高壓繞組結構也采用餅式，結構為連續式，高壓繞組放置鎖撐條，按突發(fā)短路結構設計。在設計過(guò)程中考慮到高燃油的粘度性大，流速慢，這就會(huì )影響到繞組與鐵心的散熱能力，在設計中選擇合適的繞組和鐵心的散熱面積至關(guān)重要，繞組中油道的選取，大了是一種浪費，小了不能滿(mǎn)足散熱的要求，通過(guò)試驗得出了幾種油道的散熱關(guān)系。制作完成后得到了圓滿(mǎn)效果，與計算十分相符。當原設計使用常規干式變壓器油的干式變壓器，改用高燃油時(shí)，上層油溫會(huì )升高。溫度升高值取決于油的熱有效性。絕緣油的熱傳遞效果主要決定于絕緣油的粘度性。粘度的效果超過(guò)所有其它特性，如熱膨脹系數、熱容量和導熱性。絕緣油的低粘度是卓越的熱傳遞特性，以下表格說(shuō)明這點(diǎn)，它對不同絕緣油的粘度和熱傳遞性nussult值進(jìn)行比較。nussult值是通過(guò)粘度、熱容量、密度、熱膨脹系數和導熱性加上干式變壓器線(xiàn)圈熱流輸入量引伸出來(lái)的，是測量熱傳遞有效性的。絕緣油的熱導性效果越好，nussult值就越高。下表表明作為熱傳遞液的粘度對材料的作用是十分顯著(zhù)的：500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">給原設計用礦物油的干式變壓器加高燃油時(shí)，干式變壓器溫度會(huì )稍微上升，容量為500kva的干式變壓器，其上層油溫會(huì )比設計使用高燃點(diǎn)絕緣油的干式變壓器高出3-60c。在500-2500kva范圍內，上層溫度還會(huì )高點(diǎn)。這些溫度的變化因不同的干式變壓器設計而不同。以下為高燃油干式變壓器線(xiàn)圈內部油道選取的部分數據：使用高燃點(diǎn)油的線(xiàn)圈其較大內部線(xiàn)圈油道，較小厚度如下表500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">在實(shí)際應用中：（1）用高燃點(diǎn)絕緣油代替常規干式變壓器油時(shí)只需對干式變壓器作少許改動(dòng)。由于溫度少許升高，小于500kva的干式變壓器一般不需修改線(xiàn)圈設計。超過(guò)500kva的干式變壓器較好使用4mm或6mm冷卻油道來(lái)提高干式變壓器的冷卻容量，更大的干式變壓器需要額外或更大的冷卻油道。（2）與常規礦物油設計相比，由于使用高燃點(diǎn)油，要對冷卻散熱表面設計作些改變。以下為可能需要增大的冷卻油道尺寸和設計為650c溫升的散熱器表面面積的指導方針。這些導則只是接近數值，不同的工程設計要對數值作改動(dòng)。許多為干式變壓器油設計的線(xiàn)圈在線(xiàn)圈的末端設有絕緣圈，它限制了絕緣油的流動(dòng)。因此，高燃點(diǎn)油進(jìn)出線(xiàn)圈的面積應有12mm高的開(kāi)口，建議垂直線(xiàn)圈的油道使用較小的厚度。以下幾條規定已經(jīng)成功地應用在高燃點(diǎn)絕緣油的干式變壓器的產(chǎn)品設計中。1將每線(xiàn)圈內部油道的厚度從3.3mm改成6mm，垂直線(xiàn)圈油道的厚度增加2或3mm，比增加散熱面積達到冷卻目的更有效果。2如果設計人員能選擇線(xiàn)圈高度，應盡量設計線(xiàn)圈越低越合理。因絕緣油的流量隨著(zhù)線(xiàn)圈的高度增加而降低。3線(xiàn)圈油道進(jìn)出口處，至少應有12mm的水平空間。4高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器的經(jīng)濟性高燃點(diǎn)油干式變壓器屬節能型環(huán)保干式變壓器，一旦從絕緣系統中去除了低溫材料，線(xiàn)圈溫度上限一般可達到115℃至125℃。明顯減少干式變壓器重量和體積，幅度為30至50。用油量減少可降低由于滲漏造成的環(huán)境污染的風(fēng)險。由于與礦物油相比，油不易燃，因此可為電網(wǎng)帶來(lái)更高的安全性。采用了基于nomex和高燃點(diǎn)油的絕緣系統。主要好處是：降低了干式變壓器的每千瓦重量，增加了過(guò)載容量，降低噪音，更清潔的冷卻油提高了可靠性和減少了維護工作量，更安全的系統確保安全，每千瓦體積小，有利于環(huán)保。高可靠性、低損耗、低噪聲、低溫升、低局放、無(wú)污染、綠色環(huán)保、外型美觀(guān)、方便維護，高燃點(diǎn)油干式變壓器的使用性能，在環(huán)氧澆注干式變壓器與普通油浸式電力干式變壓器之間，但從干式變壓器的整個(gè)壽命周期來(lái)考慮，其與干式變壓器相比低的運行成本，投運后將給用戶(hù)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，以下為9型10kv級630kva高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器與同容量干式變壓器技術(shù)經(jīng)濟指標對比：環(huán)氧澆注干式變壓器的耐熱等級為f級500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器與環(huán)氧澆注干式變壓器相比:空載損耗下降0.31kw，負載損耗下降0.02kw。每年節電：0.31×8000 0.02×6000=2600kwh，以20年變電成本投運計算,節電達52000kwh，以每度電0.4元計算，折合電費2.08萬(wàn)元，社會(huì )效益顯著(zhù)。高燃點(diǎn)絕緣油干式變壓器價(jià)格根據現在所進(jìn)行的市場(chǎng)調查顯示，大約是干式變壓器的0.6倍，由于高燃點(diǎn)油干式變壓器具有非常高的性?xún)r(jià)比。因此在了解了其性能的用戶(hù)中，市場(chǎng)反映都非常強烈。相信此類(lèi)型干式變壓器的成功開(kāi)發(fā)和應用一定會(huì )給整個(gè)干式變壓器行業(yè)帶來(lái)極為深刻的變化。5結束語(yǔ)目前，在干式變壓器的設計、制造和運行中，有許多可以利用新技術(shù)優(yōu)勢的機會(huì )。將nomex絕緣材料與傳統的礦物油系統、新型耐高溫油或高絕緣氣體一起使用，可顯著(zhù)提高干式變壓器性能。這些干式變壓器不僅可減小體積和重量，增加過(guò)載容量和提高可靠性，而且由于對環(huán)境幾乎沒(méi)有影響和比普通系統更加安全，因而能夠勝任下一世紀的要求。#p#分頁(yè)標題#e#